EP0428810A1 - Verfahren zur Identifizierung von Busteilnehmern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung und Identifizierung von Busteilnehmern in einem 1-Master- n-Slave-System. Die Busteilnehmer sind in ringtopologischer Anordnung in das System eingebunden und werden nach Initialisierungsphase und Ringsynchronisierung mittels eines Konfigurationszyklus erfaßt und identifiziert. Dabei wird die Anzahl der Adressbytes, die bei nicht intelligenten Teilnehmern hardwaremäßig auf max. 4 Bytes einstellbar ist, in das Kofigurationstelegramm eingeschrieben. Befinden sich intelligenten Teilnehmer mit variabler Anzahl von Datenbytes im System, werden im ersten Konfigurationszyklus 4 Bytes je intelligente Teilnehmer reserviert. Am Ende des ersten Konfigurationszyklus befindet sich in dem zentralen Steuersystem ein genaues Abbild über die Position und die Anzahl der Teilnehmer, deren relative Adresse sowie deren Identität. Die im System befindlichen intelligenten Teilnehmer erzwingen einen zweiten Konfigurationszyklus, in dessen Telegramm die vom zentralen Steuersystem errechnete absolute Adresse jedes Teilnehmers steht, die dann in das Arbeitsregister aller Teilnehmer eineschrieben wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Identifizierung von Busteilnehmern in einem 1-Master- n-­Slave-System, wobei sich die vernetzten Teilnehmer in einem ringtopologisch angeordneten Bussystem befinden und mittels einem als übertragungsmedium ausgeführten Lichtwellenleiter Informationen mit geringen Datenmengen bis in die niedrig­ste Feldebene austauschen.
• Bei den bekannten bitseriellen Übertragungsverfahren erfolgt die Identifizierung und Erfassung der Teilnehmer zyklisch und ist in jedem Übertragungstelegramm protokol­liert. Die Effeziens der Nutzdatenübertragung leidet unter der ständigen Mitführung der Verwaltungsdaten, wie Kontrollstrukturen z.B Token-Verwaltung, Sicherheitszyklen und Frage- und Antwortzyklen. Gerade im Bereich der untersten Feldebene wird das Verhältnis der Nutzdaten zu den Verwaltungsdaten immer schlechter, da es sich in der Eingangs- Ausgangsebe meißt um einfachste Feld-Ein/Aus­gabegeräte (Schalter, Tasten, Lampen, Schütze) und somit um Ein-Bit-Informationen handelt.
• Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Erfassung und Identifizierung der Busteilnehmer in einem Ringsystem anzugeben, bei dem das übliche Overhead während der Übertragung der Nutzdaten auf ein Minimum begrenzt wird und die Erfassung und Identifizierung der Teilnehmer in einem Konfigurationszyklus erfolgt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zentrale Steuersystem nach jeder Neuinitialisierung eine zyklische Konfiguration des Ringsystems einleitet, wobei jeder im Ringsystem eingebundene Teilnehmer derart erfaßt wird, daß in einem ersten Konfigurationszyklus die Teilnehmererkennung und Teilnehmeridentifizierung durch eine geographische Adressierung erfolgt, indem ein Konfigurationstelegramm, welches im wesentlichen aus einem Startbyte, einem Adressbyte mit der Wertigkeit 0 ond einer Folge von Datenbytes besteht, zum ersten Ringteilnehmer gesendet wird und daß dieser Teilnehmer das emfangene Adressbyte in seinem Adressregister als absolute Adresse ablegt und durch hinzuaddieren seiner hardwaremäßig eingestellten relativen Adresse das Adressbyte des Konfigurationstelegramms für den nächsten Teilnehmer neu generiert, welches dann mit dem, um die Adressbytezahl des Teilnehmers erhöhten Adressbyte zum Teilnehmer gesendet wird und daß der Teilnehmer und jeder weitere Teilnehmer diese Prozedur durchläuft und daß am Ende des Ringes dem zentralen Steuerungssystem ein genaues Abbild über die Anzahl der Teilnehmer, deren zugeordneter relativen Adresse aus der Summierung aller Adressbytezahlen im Adreßbyte und deren zugeordnete, errechnete und absolute Adresse aus den entsprechenden Arbeitsregistern, deren Werte in die Datenbytefolge des Konfigurationstelegramms, während des Konfigurationszyklusses, eingeschrieben wurden, zur Verfügung steht, wobei für einen intelligenten Teilnehmer mit variabler Datenlänge vier Datenbytes im Konfigurationstelegramm reserviert wird und daß sich das zentrale Steuerungssystem aus dem Konfigurationstelegramm eine Abbildliste erstellt.
• In den Unteransprüchen 2 bis 4 sind vorteilhafte Weiterbil­dungen in Verbindung mit dem Hauptanspruch gekennzeichnet. Das vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein 1-Master- n-Slavesystem. Die Mastersteuerung verwaltet das Protokoll der Konfigurationszyklen und besitzt am Ende der Konfigurationszyklen eine genaue Orien­tierung über die Anordnung der Teilnehmer im Ringsystem und errechnet aus der Kenntnis der relativen Adresse jedes Teilnehmeres deren absolute Adresse und schreibt diese in das Adressregister der Teilnehmer ein. Sind die zwei Konfigurationszyklen abgeschlossen, können n-Datenzyklen folgen, wobei nur die bei der Identifikation der Teilnehmer eermittelten Datenbytes den Datenzyklus belasten. Alle möglichen folgenden Datenbytes werden vom Kommunikations­prozokoll ignoriert und abgeschnitten. Problemlos können in Ringsystemen, die das erfindungsgemäße Verfahren nutzen, nach Auschaltung der Steuerspannung, Teilnehmer in den Ring eingefügt oder entfernt werden. Nach Einschalten der Steuerspannung erfolgt die Neuinitiallisierung des Ringsystems mit den beschriebenen Konfigurationszyklen. Nachfolgend sei das erfindungsgemäße Verfahren mittels der Figuren der beiliegenden Zeichnung mit einer beispielhaften Anordnung von Teilnehmern näher erläutert.
• Es zeigen :
• Fig. 1 eine einfache und beispielhafte Anordnung eines 1­Master - n-Slave-Ringsystems, bei dem das Verfahren Anwen­dung findet.
• Fig. 2 das Telegramm für den Konfigurationszyklus 1, daß bei der beispielhaften Anordnung nach Fig. 1 Anwendung findet.
• Fig. 3 das Telegramm für den Konfigurationszyklus 2, daß bei der beispielhaften Anordnung nach Fig. 1 Anwendung findet.
• Fig. 4 die tabellarische Darstellung des Konfigurati­onszyklus 1, bezogen auf die Anordnung in Fig. 1.
• Fig. 5 die tabellarische Darstellung des Konfiguratti­onszyklus 2, bezogen auf die Anordnung in Fig. 1.
• Die Fig. 1 zeigt eine einfache und beispielhafte Anordnung eines 1-Master - n-Slave-Ringsystems, bei dem das erfin­dungsgemäße Verfahren Anwendung findet. Hierbei besteht der Ring aus einem Master und 3 Untersystemen Slave 1 - Slave 3. Jedes Untersystem besteht im wesentlichen aus einer optoelektrischen Emfangseinrichtung E und einer elektro optischen Sendeeinrichtung S, aus einem Telegrammregister TR, einem Arbeitsregister AR, einem Datenspeicher DS und einer Einrichtung BZ zur Einstellung der relativen Adresse. Die Untersysteme ohne eigene Intelligenz sind auf eine feste Datenlänge von maximal 4 Byte begrenzt. In dieser beispielhaften Anordnung Fig.1 beträgt die relative Adresse BZ des Untersystems Slave 1 drei Byte (16- 24V-Ausgänge) und die des Untersystems 3 zwei Byte (8-24V-Eingänge). Das Untersystem Slave 2 besitzt eine eigene Intelligenz und hat eine variable Datenlänge. In diesem Fall 24 Byte (16 analoge Eingänge und 4 analoge Ausgänge).
• Die Teilnehmer, Master und Untersysteme Slave 1 - Slave 3 sind mittels Lichtwellenleiter ringtopologisch angeordnet. Die Konfiguration, d.h. die Erfassung und Identifizierung der Ringteilnehmer erfolgt nach der Initialisierung und Ringsynchronisierung durch das zentrale Steuersystem Master.
• Fig. 2 zeigt das Telegramm des Konfigurationszyklus 1, daß erfindungsgemäß bei der beispielhaften Anordnung nach Fig. 1 Anwendung findet. Nach der Ringsynchronisation befinden sich alle Untersysteme Slave 1 - Slave 2 im Zustand "Warten" und warten auf Anweisung vom Master. Diese Anweisungen werden im Konfigurationszyklus und im Daten­zyklus gesendet. Der Konfigurationszyklus KZ1 startet ausgehend vom Zustand "Listen Delimiter" und der Master sendet "Idle-Signal" (log.1) mindestens 8 Bitzeiten.
• Es folgt der "Konfigurationsdelimiter" als Startbyte KD und daran anschließend das Adressbyte AB und das Adressbyte "repeat" ABr. Jeder Teilnehmer Slave 1 - Slave 3 vergleicht die Adressbytes AB und ABr auf Übereinstimmung. Bei Nichtübereinstimmung wird wieder der Zustand "Listen Delimiter" eingenommen. Einem weiteren "Konfigurations Delimiter" als Startbyte KD1 folgen die Datenbytes DB1-­DB256.
• Anhand der Fig. 4, die eine tabellarische Darstellung des Konfigurationszyklus 1 darstellt, soll dieser näher beschrieben werden. Erkennt das Untersystem Slave 1 nach Idle-Signal 15 das Startbyte KD, beginnt es mit seiner Konfiguration. Ist der gesamte Ring synchronisiert, so befinden sich alle Teilnehmer, Master und Slave 1-3 im Zustand "Listen Delimiter " (Warten). Der Master sendet das Startbyte KD, das Adressbyte AB mit der Wertigkeit "0", die Frame-Check-Summe über das Adressbyte AB entsprechend dem Adressbyte "repeat" ABr also nocheinmal "0", dann das Startbyte KD1, gefolgt von, während dem Konfigurationszyk­lus KZ1 definierbaren 256 Byte. Der erste Ringteilnehmer Slave 1 ist ein Teilnehmer mit fester Bytezahl BZ und ist hardwaremäßig fest auf 3 Byte eingestellt. Die vom Master emfangene Adresse "0" speichert Slave 1, über sein Transferregister TR, in seinem Arbeitsregister AR ab, addiert seine 3 Byte auf, trägt sie mittels des Transfer­registers TR in das Adressbyte AB des Konfigurationstele gramms KT1 ein und sendet die Adresse 3 dem nächsten Untersystem Slave 2. Dann bildet Slave 1 die Frame-Check­Summe von der Adresse 3 und sendet sie Über das Transfer­register TR dem Untersystem Slave 2 als Adressbyte "repeat" ABr. Dann emfängt Slave 1 das nächste Startbyte KD1 und weiß, daß die ersten drei Datenbytes, die er emfängt, für ihn bestimmt sind. Slave 1 ließt im ersten Byte die Watchdog-Time und überschreibt das Datenbyte DB1 mit seiner im Datenspeicher gekennzeichneten Identifikation. In diesem Fall einen 3 Byte Teilnehmer mit 8 x 24 V-Eingängen. Die Datenbytes DB2 und DB3 bleiben ungenutzt. Alle folgenden Datenbytes werden mit Bildung der Frame-Check­Summe nur noch durchgereicht. Das Untersystem Slave 2 hat die Adresse "3" von Slave 1 erhalten und schreibt diese Adresse in sein Arbeitsregister AR. Slave 2 ist ein intelligentes Untersystem mit variabler Datenlänge, die vom Untersystem Slave 2 selbst, oder vom Master zugewiesen werden kann. Damit kann der Ring sich dynamisch optimal an seine zeitlich veränderliche Problemstellung anpassen. Für Slave 2 werden 4 Datenbyte fest vorgewählt. Die Addition des Adressbytes mit der vorgewählten Bytezahl 4 ergibt die Adresse "7", die zum Slave 3 gesendet wird. Die Identität von Slave 2 (24 analoge Eingänge, 4 analoge Ausgänge) und seine relative Adresse (24 Byte) werden in das das Datenbyte DB4 eingeschrieben. Slave 3 schreibt die vom Slave 2 gesendete Adresse "7" in sein Arbeitsregister AR, addiert seine relative Adresse mit der Bytezahl BZ 2 auf. Slave 3 schreibt seine Identifikation in das Datenbytebyte DB8 ein, und sendet dem Master die Adresse "9".
• Der Konfigurationszyklus KZ1 endet mit dem vom Master emfangenen letzten Datenbyte DB256 und als Abschluß die Frame-Check-Summe. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Untersys teme Slave 1-Slave 3 erfaßt und identifiziert. Der Master hat sich ein Abbild vom Ringsystem geschaffen. Er kennt die Position und die Anzahl der Teilnehmer, deren relative Adresse sowie deren Identifikation. Das Untersystem Slave 2 wurde von ihm als intelligenten Teilnehmer ermittelt, der eine variable Datenlänge aufweist und zur absoluten Adressierung aller Teilnehmer am Ring einen zweiten Konfigurationszyklus KZ2 erzwingt.
• Fig. 3 zeigt das Telegramm des Konfigurationszyklus KZ2. Diese Zweite Konfigurationszyklus wird wegen der Existenz des intelligenten Teilnehmers Slave 2 und dessen variable Datenlänge notwendig. In diesem Zyklus wird jedem Teilneh­mer die absolute Adressierung in das Arbeitsregister geschrieben.
• Fig. 5 zeigt eine tabellarische Darstellung des Kon­figurationszyklus KZ2, bezogen auf die Anordnung in Fig. 1. Nach dem "Konfigurations Delimiter" als Startbyte KD2 sendte der Master die Datenbytes in aufsteigender Reihen­folge. Im Datenbyte DBI steht die absolute Adresse "0" für Slave 1. Sie wird nochmals in das Arbeitsregister geschrie ben. Für Slave 2 steht im Datenbyte DB2 die Absolute Adresse "3". Im Datenbyte 3 des nächsten und letzten Ringteilnehmers, Slave 3, steht die Summe aus relativer Adresse "24" und der absoluten Adresse "3" des Teilnehmers Slave 2. Die absolute Adresse "27" wird dem Teilnehmer Slave 3 in das Arbeitsregister AR eingeschrieben.
• Die Konfiguration ist abgeschlossen, wenn das Datenbyte DB256 den Emfänger des Masters erreicht. Das System befindet sich danach wieder im Zustand "Listen Delimiter". Der Master sendet Idle-Signal (log. 1) und wartet auf n­Datenzyklen.
• Im Konfigurationszyklus wird das erste Datenbyte jeweils zum Konfigurationsbyte. Dabei kann das vom Master gesendete Konfigurationsbyte z.B die Einstellund des Watchdog-Timers beinhalten und in den Datenspeicher DS der Untersysteme eingeschrieben werden. Im gleichen Zyklus überschreibt das Untersystem dieses Konfigurationsbyte mit seiner Identität.

Claims (4)

1. Verfahren zur Erfassung und Identifizierung von Busteil­nehmern in einem 1-Master- n-Slave-System, wobei die vernetzten Teilnehmer in einem ringtopologisch angeordneten Bussystem befinden und mittels einem als übertragungsmedium ausgeführten Lichtwellenleiter Informationen mit geringen Datenmengen bis in die niedrigste Kommunikationsebene austauschen, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Steuersystem (Master) nach jeder Neuinitialisierung eine zyklische Konfiguration des Ringsystems einleitet, wobei jeder im Ringsystem eingebundene Teilnehmer (Slave 1-­Slave n) derart erfaßt und identifiziert wird, daß in einem ersten Konfigurationszyklus (KZ1) die Teilneh­mererkennung und Teilnehmeridentifizierung durch eine geographische Adressierung erfogt, indem ein Konfigurati­onstelegramm (KT 1), welches im wesentlichen aus einem Startbyte (KD), einem Adreßbyte (AB) mit der Wertigkeit 0, einem weiteren Adressbyte (ABr) mit der Wertigkeit 0 und einer Folge von Datenbytes (DB0 - DBn) besteht, zum ersten Ringteilnehmer (Slave 1) gesendet wird und daß dieser Teilnehmer (Slave 1) das emfangene Adressbyte (AB) in seinem Adreßregister (AR) als absolute Adresse ablegt und durch hinzuaddieren seiner hardwaremäßig eingestellten relativen Adresse (BZ) das Adressbyte (AB) des Konfigura tionstelegramms (KT1) für den nächsten Teilnehmer (Slave 2) neu generiert, welches dann mit dem, um die Adressbytezahl (BZ) des Teilnehmers (Slave 1), erhöhte Adressbyte (AB) zum Teilnehmer (Slave 2) gesendet wird und daß der Teilneh­mer (Slave 2) und jeder weitere Teilnehmer (Slave 3 - Slave n) diese Prozedur durchläuft und daß am Ende des Ringes dem zentralen Steuerungssystem (Master) ein genaues Abbild über die Anzahl der Teilnehmer (Slave 1 - Slave n), deren zuge­ordneter relativen Adresse aus der Summierung aller Adress­bytezahlen (BZ) im Adreßbyte (AB) und deren zugeordnete errechnete und absoluten Adresse aus den entsprechenden Arbeitsregistern (AR), deren Werte in die Datenbytefolge (DB0-DBn) des Konfigurationstelegramms (KT1), während des Konfigurationszyklusses (KZ1), eingeschrieben wurden, zur Verfügung steht, wobei für einen intelligenten Teilnehmer (Slave 3) mit variabler Datenlänge vier Datenbytes (DB5-­DB8) im Konfigurationstelegramm (KT1) reserviert wird und daß sich das zentrale Steuerungssystem (Master) aus dem Konfigurationstelegramm (KT1) eine Abbildliste (ABL) erstellt.

2. Verfahren zur Konfiguration von Steuerungssystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilneh­mer (Slave 1 - Slave n) entsprechend seiner Adresse (AB) während der Konfiguration seine Identifikation in die Da­tenbytefolge (DB0 - DBn) des Konfigurationstelegramms (KT1) einließt.

3. Verfahren zur Konfiguration von Steuerungssystemen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Steuersystem aus seiner, im ersten Konfigurati­onszyklus (KZ1) erstellten Abbildliste einen Teilnehmer (Slave 3) mit variabler Datenlänge erkennt und zu einem zweiten Konfigurationszyklus (KZ2) gezwungen wird, indem ein Konfigurationstelegramm (KT2), bestehend aus einem Startbyte (KD2) und den nachfolgenden Datenbytes (DB0-­DBn), in den Ring gesendet wird wobei die nach dem Start­byte (KD2) folgende Datenbytes (DB) in aufsteigender Reihenfolge, gemäß der Anzahl der Teilnehmer (Slave 1-­Slave n) und ihrer entsprechenden Bytezahl (BZ), reserviert sind und mittels denen jeder Teilnehmer nocheinmal seine absolute Adresse (AB) in sein Adressregister (AR) einliest.

4. Verfahren zur Konfiguration von Steuersystemen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Konfigurationszyklen (KZ1, KZ2) eine beliebige Anzahl von Datenzyklen folgt und daß eine erneute Konfiguration erst nach Aus- und Wiedereinschaltung der Steuerspannung er­folgt.

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